[发明专利]一种风电场并网运行功率优化控制子站

说明书

技术领域

本发明属于电力系统发电技术领域，具体地涉及一种风电场并网运行功率优化控制子站的构成及实现方案。

背景技术

随着风电机组装机容量占总装机容量比例的不断提升，风电机组送往电网的功率的大幅度波动将会对电网的稳定运行带来更大的不利影响。实现对风电场的可观测性和可调控性是智能电网建设迫切需要解决的问题。

当前风电场中对于各个子系统信息缺乏统一的管理和融合。有功功率控制多由OPC通信网关机转发调度指令给风电机群监控系统来实现；无功功率控制多由动态无功补偿系统跟踪并网点电压和无功功率来实现。这种运行状况存在如下缺点：

1)风电场上送给调度中心的信息不全面，风电场的可观测性较差；

2)OPC通信网关机的通信可靠性和运行的稳定性都比较低；

3)功率控制子站与其他子系统之间只是简单的数据交互，未能充分利用其它子系统提供的信息来提升功率控制的性能，也不能为风功率预测系统提供真实有效的模型修正数据；

4)没能将风电场所有的无功源统一管理进行无功功率控制，导致风电机组这种低成本的无功源闲置；

5)电网调度端接收到的并网点电压和有功功率是由升压站监控系统提供的，而动态无功补偿系统的跟踪对象是自行采集的，不符合调度“数据同源”的要求；

6)缺乏有功功率紧急控制的措施，在与风机监控系统的通信中断后即失去控制能力，可靠性较低。

发明内容

为了解决现有技术中存在的以上问题，本发明公开了一种风电场并网运行功率优化控制子站系统的构成和实现方案。

本发明具体采用以下技术方案。

一种风电场并网运行功率优化控制子站系统，所述子站系统由1台工作站、1台协调控制器和1台功率优化控制器组成。其中协调控制器和功率优化控制器放置于电子设备间，工作站放置于监控室。子站系统特征在于：

所述协调控制器通过通信的方式获取风电场第三方子系统和调度中心的信息，然后将这些信息提供给工作站和功率优化控制器，其中所述风电场第三方子系统包括风功率预测系统、无功补偿系统、升压站监控系统和风电机群监控系统，所述协调控制器获取的风电场第三方子系统的信息包括风功率预测系统的超短期预测数据、无功补偿系统的无功功率裕度及运行模式、升压站并网点及各个集电线路处的电气数据及开关状态、风电机组的有功功率和无功功率及运行模式等等，获取的调度中心的信息包括调度中心对于风电场有功功率控制指令和调度中心对于风电场并网点的电压目标指令；

所述工作站为子站系统的人机接口，供风电场调度运行人员进行监控；

所述功率优化控制器运行功率优化控制逻辑，输出功率调节指令，经由协调控制器转发给风电机组和无功补偿系统；

所述工作站、协调控制器和功率优化控制器通过双冗余的以太网络进行数据交互；

功率优化控制器接收协调控制器转发的调度中心对于风电场有功功率控制指令后，计算一次调频的有功变化量，并将调度中心的控制指令和一次调频的有功变化量累加后作为风电场最终的有功功率控制指令，然后按照设定有功功率分配策略计算各个风电机组的目标有功功率作为各风电场的有功功率控制指令；

功率优化控制器进行有功功率控制时采用通信软控和集电线路硬切的双重控制方式；

功率优化控制器接收协调控制器转发的调度中心对于风电场并网点的电压目标指令后，通过与升压站高压母线电压比较，计算出风电场应发的目标无功，并按照无功功率分配策略计算出风电机组和无功补偿系统的目标无功功率。

本发明的优点如下：

1)以嵌入式控制器构成功率优化控制子站的核心部件，内部双冗余通信网络，子站可靠性高。依据功能进行协调控制器和功率优化控制器的定位，扩展性好，有利于现场工程实施；

2)使风电场众多风电机组作为一个整体参与系统的一次调频，提升了风电场对于系统频率的支撑作用；

3)充分利用各个相关子系统的信息，衍生出了新的价值。对于风电机组的运行寿命、风功率预测系统的精度、功率调节控制的精度都有提升；

4)对于风电场的所有无功源进行统一管理，风电机组参与无功功率调节，增大了风电场的无功功率容量；

5)对于有功功率控制采用双重控制方案，确保风电场有功功率满足调度需求；

6)这样的设计和功能配置充分满足了友好型风电场在功率控制方面的需求，为大容量风电接入电力系统提供了很好的解决方案。

附图说明

图1是本发明的子站系统结构图；